一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器制造技术

本发明专利技术涉及光电子技术领域，尤其是涉及一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器。本申请包括种子源产生单元，用于根据具有反向泵浦功能的谐振腔产生种子光；预放大单元，用于进行种子光增益放大，并产生对应的激光信号；主放大单元，用于基于侧面泵浦光纤实现激光信号放大；激光输出头，用于输出所述放大后的激光信号。其中，所述种子源产生单元包括高反光栅、声光调制器、第一有源光纤、低反输出光栅和第一合束器；所述高反光栅、声光调制器、第一有源光纤、低反输出光栅、第一合束器依次连接。本申请通过采用侧面泵浦光纤搭建全新的脉冲激光器系统，来抑制脉冲激光输出过程中极易出现的ASE以及非线性效应。

【技术实现步骤摘要】
一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器
本专利技术涉及光电子
，尤其是涉及一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器。
技术介绍
全光纤激光器具有结构紧凑、散热性能好、转换效率高、光束质量优良和性能稳定等优点已经逐步取代固体激光器、化学激光器和气体激光器成为当前激光市场上的主流产品。而全光纤结构的千瓦级光纤激光器大多采用下列三种激光谐振腔结构，1)通过正向泵浦合束器，多个相同泵源单向泵浦单纤珐珀腔结构；2)通过两个泵浦合束器，其中反向泵浦/信号合束器为侧面泵浦结构，采用多个相同泵源双向泵浦单纤珐珀腔结构；3)采用种子源加放大器的主振荡器功率放大器(MOPA)结构。第一种单向泵浦光纤激光器腔体结构在腔内有源光纤前段部分存在泵浦功率过高，受激自发辐射严重，温度过高，容易导致光纤非线性效应，产生克尔效应和受激拉曼散射，甚至出现多模振荡，影响了激光器的稳定。第二种双向泵浦光纤激光器腔体结构在腔内有源光纤上泵浦光功率分布和温度均匀性较第一种显著改善，但是由于有源光纤纤芯本身对于正向和反向传输泵浦光的有限吸收，内包层中正向传输和反向传输的泵浦光都存在部分残余泵浦光，这些残余泵浦光将通过正向泵浦信号合束器和反向泵浦信号合束器传输到泵浦光纤，进入泵源，从而对泵源芯片造成干扰和伤害，影响泵源的寿命和光纤激光器的稳定性。第三种MOPA结构的光纤激光器由于分为两级，其电路控制及光路结构都较前两种复杂，在脉冲工作状态下其成本、光束质量和工作稳定性逊于单腔结构的光纤激光器。现有技术公开的1.CN103579895A，高功率调Q脉冲光纤激光器，所述脉冲型激光器种子部分采用正向泵浦方式产生激光，功率阈值不高。输出装置采用23准直器直接输出，不具备隔离功能，难以实现返回光的抑制。放大级采用合束器端泵方式实现激光放大，焊点较多；泵浦注入较弱、对ASE抑制效果不好。现有技术公开CN103944056B，一种MOPA结构的声光调Q脉冲光纤激光器；该专利中种子源采用腔内注入泵浦光，谐振腔内焊点较多；放大级采用合束器端泵方式实现激光放大，，焊点较多；泵浦注入较弱、对ASE抑制效果不好。
技术实现思路
本申请提供一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器，以解决现有技术存在的技术问题，克服现有端泵方案的脉冲光纤激光器的不足，通过采用侧面泵浦光纤搭建全新的脉冲激光器系统，来抑制脉冲激光输出过程中极易出现的ASE以及非线性效应。本申请的实施例通过如下方式实现：一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器包括：种子源产生单元、预放大单元和主放大单元；种子源产生单元，用于根据具有反向泵浦功能的谐振腔产生脉冲型激光；预放大单元，用于进行所述脉冲型激光增益放大；主放大单元，用于基于侧面泵浦光纤实现所述脉冲型激光二次放大；其中，所述种子源产生单元包括谐振腔、声光调制器和第一合束器；谐振腔包括高反光栅、第一有源光纤和低反输出光栅；所述高反光栅、声光调制器、第一有源光纤、低反输出光栅、第一合束器依次连接。有益效果：高反光栅、第一有源光纤、声光调制器、低反光栅和反向合束器依次连接形成具有调Q功能的激光谐振腔。LD泵浦激光通过第一合束器注入并通过声光调制器实现脉冲激光输出。所述种子源产生单元采用反向泵浦方案，能避免反向激光损伤泵浦源，增大激光输出阈值。所述隔离输出头是具有隔离功能的无源器件，一方面扩束激光，降低能量密度，另一方面防止返回光进入前级光路。由于主放级采用侧面泵浦光纤实现最终的增益放大，一方面基于侧面泵浦光纤的多根泵浦光纤可实现多路的泵浦注入，突破端泵方案泵浦注入的极限。另一方面，通过侧面泵浦光纤倏逝波耦合的过程，避免端泵注入极易引起的ASE，提高ASE阈值提升输出功率上限，将输出功率提升到500W量级以上。优选的，LD泵浦源通过第一合束器反向注入到谐振腔中实现激光震荡，使种子源产生单元具备激光产生的能力；谐振腔内，高反光栅与有源纤之间接入声光调制器，通过电驱动器驱动声光调制器对谐振腔内的损耗进行脉冲型调制使得种子源产生单元输出脉冲型激光。优选的，所述预放大单元包含第二合束器和第二有源光纤；种子光产生单元、第二合束器、第二有源光纤依次连接；当所述脉冲型激光通过第二合束器注入到第二有源光纤中，LD泵浦源同时通过所述第二合束器注入到第二有源光纤中实现脉冲型激光增益放大；当所述种子光通过合束器注入到第二有源光纤中，LD泵浦源同时通过所述合束器注入到第二有源光纤中实现种子光增益放大，并产生种子光对应的激光信号。有益效果：放大后的激光经过包层光剥离器剥离包层光再接入隔离器，防止返回光损害。优选的，所述脉冲光激光器还包括激光输出头，用于输出所述二次放大后的脉冲型激光。优选的，所述主放大单元包括侧面泵浦光纤；LD泵源注入所述侧面泵浦光纤的泵浦光纤输入端、泵浦光纤输出端，通过侧面泵浦光纤的第三有源光纤对预放大单元输出的激光信号进行放大；所述当所述LD泵浦源与侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输入端连接，用以达到多路泵源的正向注入；当所述LD泵浦源与侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输出端连接，用以达到多路泵源的反向注入；当所述LD泵浦源同时与侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输入端、侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输出端连接时，用于实现侧面泵浦光纤双向注入。有益效果：主放大级采用侧面泵浦光纤实现泵浦光的分布式注入和激光放大。特点在于能有效的抑制脉冲激光放大过程中极易产生的ASE和非线性效应。优选的，所述的脉冲光纤激光器还包括隔离器，所述隔离器设置在第1种情况和/或第2种情况；第1种情况：隔离器设置在种子源产生单元与预放大单元之间；种子源产生单元输出端连接隔离器避免反向激光损伤种子光产生单元。第2种情况：隔离器设置在预放大单元与主放大单元之间。优选的，所述种子源产生单元还包括包层光剥离器，所述包层光剥离器设置第11种情况、第12种情况和/或第13种情况；第11种情况：包层光剥离器设置在种子源产生单元与靠近种子源产生单元的隔离器之间；第12种情况：包层光剥离器设置在预放大单元与远离种子源产生单元的隔离器之间；第13种情况，包层光剥离器设置在主放大单元输出端与激光输出头之间。优选的，所述高反光栅光纤纤芯直径、低反输出光栅光纤纤芯直径范围是5-30μm；高反光栅光纤端面直径和低反输出光栅光纤端面直径参数范围是125-400μm；优选的，所述侧面泵浦光纤的第三有源光纤为掺杂稀土元素的增益光纤；侧面泵浦光纤的有源纤外径范围是250-1000μm；侧面泵浦光纤的有源纤纤芯范围是15-300μm；侧面泵浦光纤的泵浦输入、输出纤纤芯尺寸为105-400μm；侧面泵浦光纤的泵浦输入、输出纤纤包层尺寸为125-440μm。优选的，所述LD泵浦源尾纤纤芯范围为105-400μm；LD泵浦源尾纤包层范围125-440μm。综上所述，本申请实施例提供一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器具有以下有益效果：(1)本专利技术基于侧面泵浦光纤搭建了脉冲光纤激光器。主放大级泵浦注入无需使用端泵合束器。避免了端泵合束器端点注入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：种子源产生单元、预放大单元和主放大单元；/n种子源产生单元，用于根据具有反向泵浦功能的谐振腔产生脉冲型激光；/n预放大单元，用于进行所述脉冲型激光增益放大；/n主放大单元，用于基于侧面泵浦光纤实现所述脉冲型激光二次放大；/n其中，所述种子源产生单元包括谐振腔、声光调制器和第一合束器；谐振腔包括高反光栅、第一有源光纤和低反输出光栅；所述高反光栅、声光调制器、第一有源光纤、低反输出光栅、第一合束器依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于侧面泵浦技术的脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：种子源产生单元、预放大单元和主放大单元；
种子源产生单元，用于根据具有反向泵浦功能的谐振腔产生脉冲型激光；
预放大单元，用于进行所述脉冲型激光增益放大；
主放大单元，用于基于侧面泵浦光纤实现所述脉冲型激光二次放大；
其中，所述种子源产生单元包括谐振腔、声光调制器和第一合束器；谐振腔包括高反光栅、第一有源光纤和低反输出光栅；所述高反光栅、声光调制器、第一有源光纤、低反输出光栅、第一合束器依次连接。


2.如权利要求1所述的脉冲光纤激光器，其特征在于LD泵浦源通过第一合束器反向注入到谐振腔中实现激光震荡，使种子源产生单元具备激光产生的能力；谐振腔内，高反光栅与有源纤之间接入声光调制器，通过电驱动器驱动声光调制器对谐振腔内的损耗进行脉冲型调制使得种子源产生单元输出脉冲型激光。


3.如权利要求1或2所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述预放大单元包含第二合束器和第二有源光纤；种子光产生单元、第二合束器、第二有源光纤依次连接；当所述脉冲型激光通过第二合束器注入到第二有源光纤中，LD泵浦源同时通过所述第二合束器注入到第二有源光纤中实现脉冲型激光增益放大。


4.如权利要求3所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，还包括激光输出头，用于输出所述二次放大后的脉冲型激光。


5.如权利要求1、2或4所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述主放大单元包括侧面泵浦光纤；LD泵源注入所述侧面泵浦光纤的泵浦光纤输入端、泵浦光纤输出端，通过侧面泵浦光纤的第三有源光纤对预放大单元输出的激光信号进行放大；所述当所述LD泵浦源与侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输入端连接，用以达到多路泵源的正向注入；当所述LD泵浦源与侧面泵浦光纤中的泵浦光纤输出端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：林傲祥，冷晓晓，彭昆，
申请(专利权)人：成都翱翔拓创光电科技合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：四川;51